慢性腰痛是一個普遍發生的現象，據統計，約40%的成年人一生中某個時段會發生腰痛。1970年，Crock提出椎間盤內破裂的概念，描述椎間盤自身內部結構和代謝功能出現異常，刺激椎間盤內疼痛感受器所引起的不伴神經根性癥狀的腰痛，并指出IDD引起的椎間盤源性腰痛占所有慢性腰痛的30%~40%。

本文基于國內外椎間盤源性腰痛的研究現狀，綜合評述椎間盤源性腰痛的病理生理因素和診斷方法，歸納各種治療方法的特點、應用范圍和實際應用中的優勢和缺點，總結當前國內外診斷和治療椎間盤源性腰痛的新方法，并對其發展趨勢進行展望。

病理生理

形態學改變

 隨著年齡增長，椎間盤內纖維環、髓核含水量逐漸減少，使髓核張力下降、椎間盤變薄；同時透明質酸、角化硫酸鹽減少，低分子量糖蛋白增加，原纖維變性、膠原纖維沉積增加。這些改變導致髓核失去彈性、椎間盤結構松弛、軟骨板囊性變，因而纖維環出現裂隙，最終在外力作用下發生纖維環破裂。其中，由髓核延伸至纖維環外部的破裂成為放射狀破裂，與椎間盤源性腰痛關系密切。

細胞外基質的變化

在椎間盤的細胞外基質中，蛋白多糖和膠原纖維占據最重要的位置。前者的親水能力使椎間盤具有良好的彈性和抗壓能力，而后者使椎間盤擁有相當的抗張力能力。在椎間盤退變的過程中，蛋白多糖的數量和質量下降，膠原纖維的種類和含量也有所變化。椎間盤退變早期，機體對椎間盤產生修復作用，使Ⅰ~Ⅲ膠原纖維的含量均增多；隨著退變的進展，髓核內膠原纖維成分改變，出現X型膠原，軟骨終板Ⅱ型膠原表達明顯下降，表明分泌膠原纖維的軟骨樣細胞表現發生變化。

免疫反應與炎癥刺激

椎間盤是體內最大的無血供組織，髓核組織由纖維環包裹并與周圍血循環相隔絕，是一種隱蔽的自身抗原。研究發現退變的椎間盤組織中多種細胞因子呈高濃度表達。當纖維環發生破裂時，髓核暴露后被自身免疫系統識別，誘發自身免疫反應，產生白介素、腫瘤壞死因子等致炎物質，其中白介素-1可刺激前列腺素E2和5-羥色胺合成，并且可提高機體對疼痛的敏感性；IL-6可刺激局部炎癥細胞聚集、激活和炎癥介質釋放。而氫離子、PGE2、緩激肽、乳酸等則是直接致痛物質，可從退變椎間盤的裂隙滲漏到盤外，作用于竇椎神經末梢的傷害感受器，產生疼痛或痛覺過敏。

神經生物學作用

椎間盤發生退變后，在纖維環裂隙修復過程中，血管肉芽組織和環壁痛覺神經纖維末梢可沿著裂隙長入纖維環的內2/3，甚至髓核組織中。這種受神經支配的椎間盤是發生腰痛的重要病理基礎。長入纖維環的神經末梢是無髓神經纖維，易受到間質變化、炎癥介質的刺激，使疼痛信息沿神經感覺末梢傳入。受損的脊神經根產生的疼痛信號可增加肌牽張反射活動，同時炎癥致痛物質對神經的刺激可增加這種肌肉的牽張反射，從而誘發腰背部肌肉的痙攣性疼痛。

診斷

慢性椎間盤源性腰痛的診斷較為困難。MRI在T2加權相可見椎間盤信號降低，稱為“黑椎間盤”。在老年患者，黑椎間盤可能為椎間盤自然退變的表現，診斷意義不大；但在年輕人，尤其是有明確外傷史，持續性腰痛超過4個月的患者中，黑椎間盤具有較大的診斷意義。T2加權相出現于纖維環后外側的高信號變化稱為“HIZ現象”，為纖維環后方血管化肉芽組織被強化，其特異度相對較高，可作為輔助診斷指標。

椎間盤造影術一度被認為診斷椎間盤源性腰痛的重要標準，其評價指標包括造影過程中患者的主觀癥狀、推入造影劑的量和阻力的大小及影像學檢查評價等。北美脊柱外科協會認為誘發性椎間盤造影適用于椎間盤源性腰痛，是確診椎間盤源性腰痛的惟一方法。美國介入疼痛醫師協會認為，有充分證據證明椎間盤造影用于診斷慢性脊柱源性腰痛具有較高的準確性。但椎間盤造影陰性同時合并典型的癥狀和影像學表現時，并不能完全排除椎間盤源性疼痛的診斷；并且由于來源于骨盆區的和腰椎的痛覺傳入纖維在皮質定位上相近，很多患者難以區分造影劑誘發的疼痛和源于骶髂關節部位的疼痛，對多節段退變者更難以識別責任節段；對非脊柱源性腰痛的患者甚至正常人進行椎間盤造影也可能誘發所謂“一致性疼痛”；對多節段退變者更難以識別責任節段。以上因素均影響椎間盤造影的可靠性與特異性。Carragee等比較32例單節段誘發性椎

間盤造影陽性患者與34例單節段腰椎病變患者，發現椎間盤造影的陽性預測率為50%~60%。美國疼痛協會認為椎間盤造影敏感性、特異性和預測價值的證據不足，因而不推薦其作為診斷性試驗。研究和完善一種更為可靠和特異的診斷系統將是未來研究的重點。美國神經外科醫師協會的指南指出，單獨的椎間盤造影試驗結果并不足以制定治療方案，并提出椎間盤內阻滯可能在診斷椎間盤源性腰痛方面較優。

治療

椎間融合術

椎間融合術經歷了從前路椎間融合術、后路椎間融合術向經椎間孔椎間融合術的發展，近年來出現了極外側椎間融合術。器械方面，椎弓根釘桿系統和椎間融合器的發展使椎間融合的成功率明顯提高。ALIF經椎前入路，避免牽拉硬膜囊和神經根，保護椎板、小關節等后柱結構的完整性。但由于缺乏后方支撐，容易發生椎間融合器下沉等并發癥；此外，前方入路可能引起腹膜后器官、重要血管、交感神經叢損傷。隨著椎間融合器及骨誘導材料的改進，ALIF融合率已有明顯改善。

PLIF需經椎管放置椎間融合器，在前柱和中柱以融合器和后外側植骨實現融合，在后柱以釘桿系統使脊柱穩定，最終實現椎間融合，但PLIF術中可能對硬膜囊和神經根造成過度牽拉，導致術后出現神經根刺激癥狀。TLIF由Harms等在改良PLIF的基礎上提出，經單側椎間孔植入椎間融合器，無須進入椎管，避免了椎板切除和對韌帶的破壞，對脊柱穩定性的影響降低，同時減少了對椎管的干擾，避免過度牽拉對神經根造成損傷。其局限性主要在于無法解決椎管內壓迫。

XLIF是近年來出現的融合技術，通過脊柱側方腹膜后間隙、經腰大肌到達脊柱前柱，可保存前、后縱韌帶以及后方的椎間小關節，最大限度地保護處理節段的穩定度，同時能允許較大面積與體積的椎間融合器置入，分散終板載荷應力，減少融合器下沉的發生率，有研究指出XLIF可獲得與傳統腰椎前路椎體間融合相似的療效。目前，椎間融合術已成為治療椎間盤源性腰痛的金標準，但臨床隨訪結果提示仍存在融合失敗、慢性疼痛、相鄰節段退變等晚期并發癥。

假體置換術

假體置換術利用人工假體恢復椎間隙的高度和病變椎間盤的生物力學結構和負載能力，以達到節段性穩定和節段性運動的目的。該技術不僅恢復腰椎自然負重及運動功能，不增加相鄰節段的應力載荷；而且徹底清除椎間盤組織，消除炎性刺激和自身免疫性反應，從而解除疼痛癥狀。椎間盤源性腰痛是假體置換的最佳適應證。

1956年Steenbrugghe首次提出椎間盤假體的概念，并于20世紀70年代首次將人工全椎間盤置入黑猩猩體內。假體置換包括髓核置換術和人工椎間盤置換。目前PDN產品逐漸趨于和人體髓核的生物力學接近。PDN的適應證有一定局限性，即必須要求纖維環完整，以避免假體脫出。ADR能保持椎體生理狀態下的活動度，使應力通過椎間盤傳遞，避免椎體后柱異常活動，可在體內長期留存。目前臨床使用的椎間盤假體材料多由鈷-鉻金屬板和聚乙烯構成。

Charite假體由超高分子量聚乙烯制成，該假體一個有雙凸面、可滑動的內核，安放在兩個鈷鉻鉬合金蓋板間，假體間限制性較小。Maverick假體在上下兩個鈷鉻鉬合金之間也采用球窩關節設計。Prodisc假體中超高分子量聚乙烯制成的核心固定于下終板，上表面呈凸面，與上終板的凹面形成球窩關節，假體間限制性較大。研究發現，人工椎間盤假體的并發癥除了與前路手術有關并發癥外，還包括一系列與植入物相關的并發癥。主要包括假體松動、假體移位、假體力學失敗、假體周圍碎屑、假體周圍骨化形成、骨溶解、自發性關節強直、節段性活動喪失等。和椎間融合相比，假體置換作為一種新的技術，更符合人體生理環境。Thavaneswaran指出，在短中期內人工椎間盤置換與腰椎融合術的安全性和療效相仿。但假體置換的適用范圍明顯小于椎間融合，且目前尚無足夠證據證實其遠期療效優于椎間融合。

經皮椎間盤減壓術

經皮椎間盤減壓術主要包括化學融核、經皮髓核吸除、激光切除髓核、射頻消融及電熱療法等。相比于開放手術，微創手術不剝離椎旁肌，保留棘上、棘間韌帶和部分上、下關節突以及未破損的纖維環和后縱韌帶，盡可能不破壞脊柱的穩定性。研究表明微創手術可降低早期退變的椎間盤內壓力、緩解疼痛，但不同術式各有局限性。椎間盤內射頻消融及電熱療法的原理均為通過熱量破壞髓核，同時進行去神經支配，從而減少感覺感受器數量。其局限性主要在于難以徹底減滅痛覺感受器，并且消融的熱能可能損傷鄰近組織。Kapural的研究顯示椎間盤內射頻消融術后患者癥狀可改善，并維持到6~12個月。對于年齡較小、單節段退變的患者，經皮椎間盤減壓可能推遲甚至避免椎間融合術。

動態固定系統

動態固定系統分為非融合的動態固定和融合的動態固定，前者指通過植入物在不植骨融合的情況下幫助脊柱運動節段運動和改變負荷傳遞，其目的是改變運動節段承載負荷的方式，控制節段間的異常活動，保持節段生理載荷的傳遞，達到緩解疼痛并預防鄰近節段退變；后者使腰椎達到即刻的穩定性和促進固定節段的融合，可有效分散內固定負荷傳導。

Sengupta根據設計和作用原理不同，將動力穩定系統分為4類：①棘突間分離裝置，包括Minns硅酮分離裝置、Wallis系統、X-stop系統、Conflex系統等；②棘突間紐帶裝置，包括LOOP系統、彈性紐帶；③經椎弓根釘紐帶裝置，包括Graf紐帶Dynesys系統、FASS系統，其中FASS系統通過杠桿連接在相鄰椎弓根螺釘上撐開后纖維環，由此杠桿可將后方的壓應力轉換為前方的牽開力，以此撐開前方纖維環，降低了前方載荷，克服了直接使用韌帶不能分擔椎間盤后方載荷的缺點；④經椎弓根釘半剛性裝置，主要通過改變連接桿形狀使固定節段保留一定的活動度，例如DSS系統。其中DSS-Ⅰ系統椎弓根螺釘間的連接桿呈“C”形，DSS-Ⅱ系統的連接桿呈螺旋形。兩種彈簧都是借助椎弓根釘固定于腰椎椎體上。彈簧預先存在的張力可轉換成椎體間的牽開力從而使椎間盤減壓，同時它的彈性還允許固定的節段間有一定程度的活動。研究發現，動力性全固定裝置與半剛性固定裝置在相鄰節段均未產生明顯生物力學改變。

生物學治療

生物活性物質注射：適用于干預早期退變椎間盤，可促進椎間盤內細胞增殖，促進細胞基質合成，理論上可重建椎間隙高度。活性物質的種類包括轉化生長因子-β、內皮生長因子、堿性成纖維細胞生長因子、骨形態發生蛋白、重組人生長分化因子-5等。目前也有研究者嘗試聯合應用多種生長因子對椎間盤炎性腰痛治療，稱為雞尾酒療法。其局限性在于體內半衰期短、價格昂貴、需多次注射；同時椎間盤退變導致的軟骨終板硬化使得營養供應無法滿足椎間盤細胞合成的養分供應需求等。也有研究提出采用富血小板血漿作為生物活性物質注射。其在體內激活后可釋放血小板衍生生長因子、上皮細胞生長因子、TGF-β、VEGF、EGF等生長因子，促進纖維環細胞的增殖分化和基質合成，同時能對抗TNF-α和IL-1等炎癥介質。目前生物活性物質注射在動物體內實驗取得良好效果，但用于椎間盤源性腰痛臨床治療則少有報道。

基因療法：其理念為通過轉基因治療，調節基因編碼某些細胞因子或轉錄因子，如BMP-2、BMP-7或LMP-1基因，使細胞內合成相關基質蛋白的基因重新編碼蛋白質從而調控細胞自身或周圍細胞分泌多種基質蛋白。可利用腺病毒等基因載體將其轉染至髓核細胞，其表達有較好的穩定性。Damle成功將轉染后的骨髓基質細胞移植入小鼠椎間盤。目前基因治療椎間盤退變尚處于早期的實驗階段，在基因和載體的選擇方面、安全性和穩定性的驗證方面都缺乏足夠的實驗依據，并且產生病毒蛋白誘導免疫反應也是難題之一。

細胞移植：細胞移植是干預中晚期退變椎間盤的一種理想方法。因為髓核細胞獲得非常困難且體外增殖能力有限，多采用間充質干細胞替代，但存在的問題是目前實驗動物椎間盤退變模型難以確切模仿體內環境，且MSC可能向椎間盤前外側滲漏，造成異位骨化。組織工程學治療：目前研究熱點集中在復合種子細胞、生長因子及生物學支架治療椎間盤退變。Lee等以去端肽膠原作為支架，在TGF-β1和BMP-2的干預下培養髓核細胞，結果表明髓核細胞在轉錄和翻譯水平均表現出了較強的合成代謝活性。目前椎間盤組織工程學治療在臨床應用的試驗開展很少，其方法和技術還在進一步研究之中。

展望

椎間盤源性腰痛所致功能障礙將是日益嚴重的公共健康問題。微創手術治療是椎間盤源性腰痛治療的發展方向，其遠期療效仍需要長期臨床隨訪確定。椎間盤置換需開發新材料與結構，使其更符合椎間盤生物力學特性，同時觀察其遠期療效。利用組織工程，嘗試開展采用基因治療以及基于蛋白生長因子的治療，明確種子細胞移植后的表型變化以及細胞因子和相關基因的表達，是以后臨床和基礎研究的重點方向。